礦用掘錨一體機的應用

□ 許赟莉

山西煤炭運銷集團陽泉有限公司 山西陽泉 045099

1 礦用掘錨一體機簡介

礦用掘錨一體機是一種實現煤礦掘、錨、護機械一體化的設備,具有如下特點:① 全機械化作業,有效減輕工人勞動強度,提升作業效率;② 無線遙控,操作人員可選擇安全的位置進行作業,降低工人操作安全風險;③ 適應能力強,適用于各種形式的巷道錨護[1-4]。

礦用掘錨一體機是目前國內巖巷掘進中一種快速、高效、安全的裝備,已在全國各大煤礦廣泛使用。筆者公司各煤礦正在通過整機采購和改裝兩種方式大力推廣應用礦用掘錨一體機。

2 掘進方式

隨著我國煤礦機械化程度的不斷提高,巷道掘進方式也在更新換代。目前,煤礦采用的快速掘進方式主要有懸臂式掘進機與錨桿鉆機配套作業、連續采煤機與錨桿鉆車配套作業、掘錨一體機掘進三種[5-8]。

由于我國煤礦地質條件普遍較差,頂板破碎,空頂距小,因此必須實行掘錨交替作業。掘進作業中錨桿支護速度慢于掘進機截割速度,嚴重制約掘進效率。為了有效解決掘進效率低、工人勞動強度大、機械化程度低等問題,使用礦用掘錨一體機,實現巷道的快速掘進。礦用掘錨一體機實物如圖1所示。

▲圖1 礦用掘錨一體機實物

3 礦用掘錨一體機結構

礦用掘錨一體機主要由掘進機、錨桿鉆機、臨時支護機三部分組成,將掘進機的掘裝功能與錨桿鉆機的鉆錨支護功能結合起來,實現截割、裝運、行走、錨桿支護,達到掘支平行或交叉作業,可以快速掘進。

礦用掘錨一體機掘錨部分解結構如圖2所示。

▲圖2 礦用掘錨一體機掘錨部分解結構

4 礦用掘錨一體機特點

(1) 安全。臨時支護機配置在掘進機截割部,有效避免巷道發生冒頂、片幫等事故對人員的傷害。機身布有除塵風筒,吸風口置于前部,增強了除塵效果,有效避免職業病。零空頂距及時護頂和機械錨裝,替代原有前探梁臨時支護方式,錨桿鉆機操作閥在機身后部,為操作人員提供了安全防護[9-11]。

(2) 高效。錨護作業與截割作業實現完全閉鎖,且互不干擾。截割、支護、錨裝連續一體化作業,極大提高了掘進效率。行走部采用進口電機和減速機一體化總成結構,平均無故障工作時間是國產產品的兩倍以上。截割頭具有伸縮功能,單刀力大,截齒布置合理,破巖過斷層能力強。

(3) 減員。錨桿鉆機固定在掘進機上,不需要人工扶持,鉆錨施工的人員有六七人即可,大幅減少了掘進操作人員數量。傳統掘進與應用礦用掘錨一體機掘進工作人數對比見表1。

表1 傳統掘進與應用礦用掘錨一體機掘進工作人數對比

錨桿鉆機和臨時支護為機載形式,減輕操作人員搬運錨桿鉆機、操作前探梁、托網的勞動強度,有效提高了掘進效率,同時也減少了井下操作人員數量,實現井下快速掘進。

(4) 便捷。整機和左右兩側錨桿鉆機均可加裝遙控裝置,使操作更加便捷。

(5) 提高錨固質量。錨桿鉆機采用負載敏感比例控制,操控性佳,定位精度高?？v移機構采用滑軌滑座結構,剛性高,行程大。升降機構采用倍增結構,有效擴大錨桿鉆機工作范圍。鉆桿前部有頂緊機構和夾釬機構,符合錨桿鉆機的施工要求。以上結構提高了錨固質量,降低了勞動強度,并提高了操作人員安全性。

(6) 降低工人勞動強度。鉆錨過程全部機械化作業,避免人工搬運、鉆孔、人力預緊等操作,降低了工人的勞動強度,提高了工作效率。

5 礦用掘錨一體機的應用

根據煤礦現有掘進設備的使用情況,目前礦用掘錨一體機的應用有整機采購和改裝兩種方式。

燕煤公司程莊煤礦現有掘進機無超前支護和機載鉆機,在掘進過程中易出現支護滯后和空頂作業等安全隱患,工作面銜接緊張的局面一直得不到有效解決。2020年,程莊煤礦計劃采購兩臺礦用掘錨一體機,用于15307工作面巷道掘進,以徹底解決安全隱患,緩解工作面銜接緊張的局面。

對原有掘進機進行改裝,使其具備礦用掘錨一體機功能,既可節約資金,又能提高掘進效率,解決掘進中的諸多難題和隱患。目前,筆者公司上社、二景、保安、和諧、皇后等礦井普遍采用這一方式。由于各礦設備和工作面現場條件不同,改造細節略有不同,以二景煤礦為例介紹改裝情況。

二景煤礦對用于矩形巷道的135型掘進機采用加裝龍門式錨護裝置的方式進行升級改造。龍門式錨護裝置在掘進機截割時縮回至回轉臺上方,對掘進機的截割工作無任何影響。截割完成后,掘進機停放在巷道中央位置,龍門式錨護裝置推移至截割頭前方,開始臨時支護和打孔錨護工作,可實現一次支護打兩排孔,排距為0～1.2 m,完成頂部錨索和兩幫錨桿安裝。臨時支護可以實現前后左右各10°的調整,以適應傾斜頂板。改裝后礦用掘錨一體機完成錨桿和錨索孔如圖3所示。

▲圖3 改裝后礦用掘錨一體機完成錨桿和錨索孔

6 需加強的工作

礦用掘錨一體機在礦井下使用,可以縮短煤礦工作面的工作周期,顯著提高掘進效率和經濟效益。作為一種新型設備,礦用掘錨一體機在使用過程中還需加強幾方面工作。

(1) 加強人員培訓,提高操作人員技術水平。通過舉辦各種培訓班,使操作人員對礦用掘錨一體機的結構和原理充分了解,在操作過程中更加得心應手,改變操作人員的不良工作習慣,促進專業達標。

(2) 嚴格實行獎懲制度,進一步提高操作人員的工作積極性。采取小班獎懲制度,正常作業環境下,對于超過進尺計劃的,當班予以獎勵;不達進尺計劃的,則予以處罰。

(3) 強化頂板管理,在巷道快速掘進施工中必須提高支護質量,從嚴控制空頂面積。

(4) 強化工作面文明生產,為操作人員創造良好的作業環境。

7 結束語

目前,礦用掘錨一體機已在山西煤炭運銷集團各礦井陸續應用,因安全性能好、掘進效率快等優點深受掘進隊組的好評。下一步將繼續推廣礦用掘錨一體機的應用,徹底解決掘進工作面掘進效率低、工人勞動強度大等問題,緩解工作面銜接進展慢的局面。